一种无碱硼铝硅酸盐玻璃的制备方法与流程

本发明涉及一种电子玻璃技术领域，具体是一种无碱硼铝硅酸盐玻璃的制备方法。

背景技术：

随着平板信息显示技术的飞速发展，tft-lcd（薄膜晶体管液晶显示）技术因其清晰度高、体积小、环保性能好等优势而被广泛应用于液晶电视、平板电脑、智能手机、车载显示等领域，随着工业4.0和生活水平的升级，可穿戴电子产品、人工智能、智慧城市等新兴产业必将迅猛发展，这也为tft-lcd技术带来新的发展机遇。tft-lcd基板玻璃作为液晶显示产业的关键基础材料之一，对显示器产品性能影响巨大。

由于tft-lcd基板玻璃的特殊性能要求，玻璃配合料中无碱金属氧化物，且氧化铝含量较高，导致玻璃熔制过程中黏度大，排泡困难。为了实现玻璃的澄清与均化，需要加入大量的澄清剂或者提高窑炉温度，但这对玻璃性能（透过率、折射率等）无疑会产生影响，且能耗增加，成本提高。同时粉体在加料时易产生“扬尘”效应，导致工作环境差；且配合料在高温熔窑内升温迅速，部分低熔组分未参与玻璃形成反应而产生挥发侵蚀炉体，造成窑炉寿命缩短。

目前，现有技术中多通过预处理配合料和改进配合料组分来解决澄清和“扬尘”问题；如：专利公开号为cn105731790中公开了一种无碱铝硅酸盐玻璃用组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，该方法中玻璃熔制温度低，玻璃网络结构单一（无b2o3），导致玻璃光学性能降低，熔制时间长；专利公开号为cn103102057中公开了一种将配合料与水混合静置72h以上，待水化硬化后再压块、成球的预处理方法，此方法周期长，且成球粒径及均匀度控制困难；专利公开号为cn111620547公开了一种挤压成型造粒的方法，此方法造粒粒径大（0-3mm）且密度高，导致配合料流动性差，并且降低了配合料颗粒熔制效率（因为颗粒大且密度高，导致高温下颗粒内部受热慢，熔制时间长，效率低）。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述存在的问题，提供一种无碱硼铝硅酸盐玻璃的制备方法；本方法通过将喷雾造粒技术与高温熔制技术相结合，制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃，可有效防止配合料进入熔窑后“扬尘”效应的产生，降低易挥发物的挥发量，减轻原料对熔窑的侵蚀作用，同时可以明显改善玻璃的均化与澄清效果，缩短了熔制时间，降低能耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无碱硼铝硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）按以下质量百分比称取配合料原料：58～70%的sio2，3～10%的b2o3，12～18%的al2o3，10～15%的mgo，1～3%的cao，2～4%的sro，0.1～1%的zro2、0.1～0.2%的sno、0.01～0.5%的in2o3，其中ro（mgo+cao+sro）值为13%～18%；

（2）将玻璃配合料原料、粘结剂（聚乙烯醇和聚乙二醇混合液）与水按质量比35～60：1～6：35～60进行混合形成浆液，加入喷雾造粒机进料槽中，调整进风温度200～230℃、鼓风机频率25-35hz、引风机频率35-45hz（舱内负压状态）制备出100～500μm配合料颗粒；

（3）将步骤（2）制得的配合料颗粒置于高温炉中进行熔制澄清，再进行成型退火。

进一步，所述步骤（1）中玻璃配合料原料为：66-70%的sio2，3～10%的b2o3，16-18%的al2o3，11～15%的mgo，1～1.8%的cao，2.8～4%的sro，0.1～1%的zro2、0.1～0.2%的sno与0.01～0.09%的in2o3，其中ro（mgo+cao+sro）值为14%～17.8%。

进一步的，所述步骤（2）中粘结剂由聚乙烯醇（pva）和聚乙二醇（peg）按质量比1:1混合而成。

进一步的，所述步骤（2）具体操作步骤为：将配合料原料和水先加入锆球研磨机中研磨0.5～1h，再将粘结剂加入研磨机中继续研磨1～2h，取出研磨好的浆料放入喷雾造粒机中进行造粒。

进一步的，所述步骤（3）具体操作步骤为：将配合料颗粒置于1500～1550℃高温炉中保温0.5～2h后，再升温至1580～1620℃保温2～4h进行熔制澄清，再进行成型退火。

采用喷雾造粒技术与高温熔制技术相结合制备无碱硼铝硅酸盐玻璃，配合料通过喷雾造粒技术可制备出100-500μm配合料颗粒；加入窑炉时，其优异的流动性可以降低进料过程中的阻力，并且可以明显改善因直接采用粉体加料产生的“扬尘”效应；利用粘结剂将配合料粘结在一起，有利于玻璃熔制过程中硅酸盐的形成，降低易挥发物的挥发量，减轻原料对熔窑的侵蚀作用，同时颗粒内部部分粘结剂经高温炭化后在玻璃形成及澄清阶段会生成co2，有利于玻璃液中气泡的排出，可以明显提升澄清效果，其熔制时间可以缩短20%，并且玻璃熔制均匀，光学性和热力学性能明显提升；引入的b2o3可以参与玻璃网络连接，增强玻璃性能，同时b2o3可以降低高温状态下玻璃黏度，有利于玻璃澄清。

本发明的有益效果：与挤压造粒技术相比，本发明采用的喷雾造粒技术生产的配合料颗粒密度低、粒径小（100-500μm）且均匀，配合料颗粒流动性好，进料过程中的阻力小，通过将配合料制成配合料颗粒再进行熔制，玻璃的熔制时间可以缩短20%。

附图说明

图1为各实施例配合料在澄清过程中气泡容占比曲线图；

图2为实施例1配合料在1620℃保温2h熔化状态图；

图3为实施例2配合料在1620℃保温2h熔化状态图；

图4为实施例3配合料在1620℃保温2h熔化状态图；

图5为实施例4配合料在1620℃保温2h熔化状态图；

图6为对比例1配合料在1620℃保温2h熔化状态图；

图7为对比例2配合料在1620℃保温2h熔化状态图。

具体实施方式

一种无碱硼铝硅酸盐玻璃的制备方法，具体实施步骤如下：

实施例1

（1）.称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：66%的sio2，3%的b2o3，16.5%的al2o3，11%的mgo，2%的cao，2%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3，然后将玻璃配合料与水按质量比50：48加入盛有氧化锆球的研磨罐中，研磨0.5h；随后向研磨罐中分别加入配合料和水总质量1%的pva、1%的peg，继续研磨2h；

（2）将研磨好的浆料加入喷雾造粒机进料槽中，调整进风温度210℃、鼓风机频率30hz、引风机频率42hz，进料制备出200μm的配合料颗粒；

（3）将制备好的配合料颗粒加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

实施例2

（1）.称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：66%的sio2，3%的b2o3，16.5%的al2o3，11%的mgo，1%的cao，2%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3，然后将玻璃配合料与水按质量比49：46加入盛有氧化锆球的研磨罐中，研磨0.5h；随后向研磨罐中分别加入配合料和水总质量2.5%的pva、2.5%的peg，继续研磨2h；

（2）将研磨好的浆料加入喷雾造粒机进料槽中，调整进风温度210℃、鼓风机频率30hz、引风机频率42hz，进料制备出150μm的配合料颗粒；

（3）将制备好的配合料颗粒加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

实施例3

（1）.称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：63%的sio2，5%的b2o3，14%的al2o3，13%的mgo，1.5%的cao，3%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3，然后将玻璃配合料与水按质量比50：48加入盛有氧化锆球的研磨罐中，研磨0.5h；随后向研磨罐中分别加入配合料和水总质量1%的pva、1%的peg，继续研磨2h；

（2）将研磨好的浆料加入喷雾造粒机进料槽中，调整进风温度210℃、鼓风机频率30hz、引风机频率42hz，进料制备出250μm的配合料颗粒；

（3）将制备好的配合料颗粒加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

实施例4

（1）.称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：63%的sio2，5%的b2o3，14%的al2o3，13%的mgo，1.5%的cao，3%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3，然后将玻璃配合料与水按质量比49：46加入盛有氧化锆球的研磨罐中，研磨0.5h；随后向研磨罐中分别加入配合料和水总质量2.5%的pva、2.5%的peg，继续研磨2h；

（2）将研磨好的浆料加入喷雾造粒机进料槽中，调整进风温度210℃、鼓风机频率30hz、引风机频率42hz，进料制备出250μm的配合料颗粒；

（3）将制备好的配合料颗粒加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

对比例1

（1）称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：66%的sio2，3%的b2o3，16.5%的al2o3，11%的mgo，1%的cao，2%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3；

（2）将称量好的玻璃配合料加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

对比例2

（1）称取以下重量百分比组成的玻璃配合料：63%的sio2，5%的b2o3，14%的al2o3，13%的mgo，1.5%的cao，3%的sro，0.2%的zro2，0.25%的sno与0.05%的in2o3；

（2）将称量好的玻璃配合料加入1500℃的窑炉中保温1h，再将温度升至1620℃保温3h，待玻璃澄清、均化完成后取出玻璃液，进行成型及退火，便可制备出无碱硼铝硅酸盐玻璃。

各实施例玻璃的性能见下表1

根据表1可见，采用本发明喷雾造粒技术与高温熔制技术相结合制备的无碱硼铝硅酸盐玻璃，结合高温观察仪测试熔化状态图可以看出，采用本发明喷雾造粒技术与高温熔制技术相结合制备无碱硼铝硅酸盐玻璃过程中，其澄清效果明显优于普通高温熔制技术。

图1为各实施例配合料在澄清过程中气泡容占比曲线图，与对比例相比，采用喷雾造粒技术可以明显提升玻璃熔制过程中的排泡速率，澄清时间可以缩短20%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。